Interleucina-10 y su Dualidad en el Cáncer de Hígado: Un Estudio Estructural y Computacional sobre su Regulación de la Apoptosis
DOI:
https://doi.org/10.70747/cr.v5i1.805Palavras-chave:
apoptosis, cáncer, HepG2, IL-10 humanaResumo
La interleucina-10 humana (IL-10) es una citocina antiinflamatoria con un papel complejo en la apoptosis y proliferación celular, especialmente relevante en células HepG2 de cáncer de hígado. Su acción pleiotrópica se media a través del receptor IL-10R1/R2, capaz de activar vías de señalización tanto pro-supervivencia como pro-apoptóticas, dependiendo del contexto celular. El dominio 1 en su hélice A dentro de la estructura 3D de la IL-10 se identifica como un sitio clave para su interacción molecular. El objetivo de esta investigación fue la caracterización mecánico cuántica de la hélice A mediante la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT), calculando descriptores globales de reactividad (DGR) y los orbitales moleculares de frontera HOMO-LUMO. El análisis computacional proporcionó evidencia fundamental sobre las propiedades electrónicas y la reactividad de esta hélice, vinculándolo con su función biológica en la homeostasis y apoptosis celular. Modelamos y caracterizamos la hélice A del dominio 1 de IL-10 humana, correlacionando nuestros resultados con su contexto biológico reportado por experimentos in vitro e in vivo en bases de datos científicas. Los resultados, que incluyen la identificación de sitios de reactividad molecular, son cruciales para el diseño racional de moduladores de la IL-10 y péptidos miméticos. Este enfoque representa una estrategia terapéutica potencial dirigida contra el carcinoma hepatocelular. Nuestra investigación sugiere que la integración de métodos computacionales avanzados, como la DFT, junto con su validación experimental, es fundamental para esclarecer el papel dual de las citocinas en la progresión del cáncer y para impulsar el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas.
Referências
Acuner-Ozbabacan, E. S., Engin, H. B., Guven-Maiorov, E., Kuzu, G., Keskin, O., & Gursoy, A. (2014). The structural network of interleukin-10 and its implications in inflammation and cancer. BMC Genomics, 15(Suppl 4), S2. https://doi.org/10.1186/1471-2164-15-S4-S2
Carlini, V., Noonan, D. M., Abdalalem, E., Goletti, D., Sansone, C., Calabrone, L., & Albini, A. (2023). The multifaceted nature of IL-10: Regulation, function in immune homeostasis, and its relevance to cancer, COVID-19, and post-COVID conditions. Frontiers in Immunology, 14, 1161067. https://doi.org/10.3389/fimmu.2023.1161067
Chang, C. C., Yang, C. H., Chuang, C. H., Jiang, S. J., Hwang, Y. M., Liou, J. W., & Hsu, H. J. (2023). An interleukin-10-derived peptide exhibits potential anticancer activity and may facilitate cell targeting of gold nanoparticles loaded with anticancer therapies. Communications Chemistry, 6(1), 291. https://doi.org/10.1038/s42004-023-01079-x
Cui, C., Fu, K., Yang, L., Wu, S., Cen, Z., Meng, X., Huang, Q. y Xie, Z. (2019). Hypoxia-inducible gene 2 promotes immune escape of hepatocellular carcinoma from natural killer cells via the interleukin-10–STAT3 signaling pathway. Journal of Experimental & Clinical Cancer Research, 38(1), 207. https://doi.org/10.1186/s13046-019-1233-9
Delley, B. (2000). From molecules to solids with the DMol3 approach. The Journal of Chemical Physics, 113(18), 7756–7764. https://doi.org/10.1063/1.1316015
Danishuddin, Haque, M. A., Kumar, V., Khan, S. N., & Kim, J. J. (2025). Quantum intelligence in drug discovery: Advancing insights with quantum machine learning. Drug Discovery Today, 30(10), 104463. https://doi.org/10.1016/j.drudis.2025.104463
Domingo, L. R., Ríos-Gutiérrez, M., & Pérez, P. (2016). Applications of the conceptual density functional theory indices to organic chemistry reactivity. Molecules, 21(6), 748.
https://doi.org/10.3390/molecules21060748
El-Shemi, A. G., Alqurashi, A., Abdulrahman, J. A., Alzahrani, H. D., Almwalad, K. S., Felfilan, H. H., Alomiri, W. S., Aloufi, J. A., Madkhali, G. H., Maqliyah, S. A., Alshahrani, J. B., Kamal, H. T., Daghistani, S. H., Refaat, B., & Minshawi, F. (2025). IL-10-directed cancer immunotherapy: Preclinical advances, clinical insights, and future perspectives. Cancers, 17(6), 1012. https://doi.org/10.3390/cancers17061012
Geerlings, P., De Proft, F., & Langenaeker, W. (2003). Conceptual density functional theory. Chemical Reviews, 103(5), 1793–1873. https://doi.org/10.1021/cr990029p
Josephson, K., Logsdon, N. J., & Walter, M. R. (2001). Crystal structure of the IL-10/IL-10R1 complex reveals a shared receptor binding site. Immunity, 15(1), 35–46.
https://doi.org/10.1016/S1074-7613(01)00169-8
Klamt, A., & Schüürmann, G. (1993). COSMO: A new approach to dielectric shielding in solvents with explicit expressions for the shielding energy and its gradient. Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 2, (5), 799–805.
https://doi.org/10.1039/P29930000799
Mannino, M. H., Zhu, Z., Xiao, H., Bai, Q., Wakefield, M. R., & Fang, Y. (2015). The paradoxical role of IL-10 in immunity and cancer. Cancer Letters, 367(2), 103–107.
https://doi.org/10.1016/j.canlet.2015.07.009
Ouyang, W., & O’Garra, A. (2019). IL-10 family cytokines IL-10 and IL-22: From basic science to clinical translation. Immunity, 50(4), 871–891.
https://doi.org/10.1016/j.immuni.2019.03.020
Perdew, J. P., Chevary, J. A., Vosko, S. H., Jackson, K. A., Pederson, M. R., Singh, D. J., & Fiolhais, C. (1992). Atoms, molecules, solids, and surfaces: Applications of the generalized gradient approximation for exchange and correlation. Physical Review B, 46(11), 6671–6687. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.46.6671
Santiago-Jiménez, J. C., Jiménez-Santiago, K. I., Ramírez-Damaso, G., & Castillo-Alvarado, F. D. L. (2025). Quantum-mechanic study of protein E of SARS-CoV-2 as a new potential candidate in therapeutic development to combat prolonged COVID-19. MRS Advances, 10, 941–945. https://doi.org/10.1557/s43580-024-01053-2
Tkatchenko, A., & Scheffler, M. (2009). Precise molecular van der Waals interactions from ground-state electron density reference data and free atoms. Physical Review Letters, 102(7), 073005. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.102.073005
Yoon, S. I., Jones, B. C., Logsdon, N. J., Harris, B. D., Deshpande, A., Radaeva, S., Halloran, B. A., Gao, B., & Walter, M. R. (2014). The molecular basis of IL-10 function: From receptor structure to the onset of signaling. Current Topics in Microbiology and Immunology, 380, 191–212. https://doi.org/10.1007/978-3-662-43492-5_9
Yoon, S. I., Jones, B. C., Logsdon, N. J., Harris, B. D., Deshpande, A., Radaeva, S., Halloran, B. A., Gao, B., & Walter, M. R. (2010). Structure and mechanism of receptor sharing by the IL-10R2 common chain. Structure, 18(5), 638–648.
https://doi.org/10.1016/j.str.2010.02.009
Zdanov, A. (2010). Structural analysis of cytokines comprising the IL-10 family. Cytokine & Growth Factor Reviews, 21(5), 325–330.https://doi.org/10.1016/j.cytogfr.2010.08.003
Zhang, M., Lai, J., Wu, Q., Su, J., Zhu, B., & Li, Y. (2023). Naringenin induces apoptosis of HepG2 cells through ROS-mediated JAK-2/STAT-3 signaling pathways. Molecules, 28(11), 4506. https://doi.org/10.3390/molecules28114506
Zhang, G., Hou, S., Li, S., Wang, Y., & Cui, W. (2024). Role of STAT3 in cancer cell epithelial–mesenchymal transition (review). International Journal of Oncology, 64(5), 48.
https://doi.org/10.3892/ijo.2024.5636
Zhang, S., Gan, X., Qiu, J., Ju, Z., Gao, J., Zhou, J., Shi, C., Zhu, Y., & Zhang, L. (2021). Hepatocellular carcinoma-derived IL-10 enhances the function of human regulatory T cells induced via the JAK1/STAT5 pathway in the tumor microenvironment. Molecular Immunology, 132, 232–241.
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